2020版高考化学复习专题3金属及其化合物第3讲铁的获取及应用课件苏教版.ppt

第3讲铁的获取及应用,考纲要求:1.了解铁及其重要化合物的制备方法。(科学探究与创新意识)2.掌握铁及其重要化合物的主要性质及其应用。(宏观辨识与微观探析、变化观念与平衡思想),考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点三,铁单质的性质及其制备1.铁的物理性质,2.铁的化学性质(写出化学方程式或离子方程式)铁的化学性质活泼,有较强的还原性,主要化合价为价和价。,良好,4,+2,+3,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点三,钝化,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点三,3.铁单质的制备方法(1)生铁的冶炼原料:铁矿石、焦炭、空气、石灰石。设备:高炉。主要反应,(2)利用铝热反应焊接无缝钢轨,写出以氧化铁和铝粉为铝热剂反应的化学方程式。,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点三,自主练习1.比较生铁和纯铁的熔点、硬度和抗腐蚀能力强弱?,提示因生铁是铁碳合金,所以生铁的熔点低,硬度大。生铁在潮湿的环境中易发生电化学腐蚀,故纯铁的抗腐蚀能力强。,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点三,2.(2019湖北恩施月考)下列关于铁的说法正确的是()A.纯铁为灰黑色,所以铁属于黑色金属B.铁在硫蒸气中燃烧生成Fe2S3C.纯铁的抗腐蚀能力非常强,铁在干燥的空气里不易被氧化D.铁与盐酸、氯气反应所得氯化物相同,解析A项,铁虽然属于黑色金属,但是纯铁是银白色的,错误;B项,Fe与S反应生成FeS,错误;D项,铁与盐酸反应生成FeCl2,铁与Cl2反应生成FeCl3,错误。,C,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点三,3.下列有关铁及其化合物的说法中正确的是()A.铁的化学性质比较活泼,所以铁在自然界中全部以化合态存在B.铁在纯氧中燃烧或在氯气中燃烧所得产物中铁的化合价均为+3价C.工业上可用铁制容器储存浓硝酸和浓硫酸,原因是铁在常温下与两种酸不反应D.工业上用CO在高温条件下还原含Fe2O3的铁矿石炼铁,D,解析自然界中有少量铁以单质形式存在(如陨铁),A项错误;铁在纯氧中燃烧产物是Fe3O4,其中铁的化合价有+2价和+3价两种价态,B项错误;铁在常温下遇浓硫酸或浓硝酸发生钝化,形成了致密的氧化膜可隔绝铁与酸的接触,C项错误。,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点三,考向铁单质的性质及其制备例下表中,对陈述、的正确性及其有无因果关系的判断都正确的是(),答案,解析,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点三,易错警示由于单质铁能与Fe3+反应生成Fe2+,故Fe与稀硝酸反应时产物中铁元素的价态还与HNO3的量有关。铁在潮湿的空气中生成的铁锈的主要成分是Fe2O3,而铁在纯氧中燃烧的产物是Fe3O4。铁与硫蒸气反应生成的是FeS而不是Fe2S3;铁与碘蒸气反应生成的是FeI2而不是FeI3。,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点三,归纳总结反应产物中铁元素价态的判断(1)铁与弱氧化剂(如S、I2、H+、Cu2+)等反应所得产物中铁元素的价态为+2价,如Fe+I2FeI2。(2)铁与强氧化剂(如Cl2、Br2、浓硫酸、过量硝酸等)反应所得产物中铁元素的价态为+3价,如2Fe+3Br2=2FeBr3。(3)铁在纯氧中燃烧得到的产物为Fe3O4,铁元素的价态为+2、+3价。,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点三,(4)铁与稀硝酸反应产物的判断:当HNO3过量时:反应原理:Fe+4HNO3=Fe(NO3)3+NO+2H2O,铁元素的存在形式为Fe3+,铁元素的价态为+3价。当Fe过量时:反应原理:3Fe+8HNO3=3Fe(NO3)2+2NO+4H2O,铁元素的存在形式为Fe2+,铁元素的价态为+2价。,铁元素的存在形式为Fe2+和Fe3+,铁元素的价态为+2、+3价。,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点三,对点演练(2019湖北枝江一中月考)下列叙述正确的是()A.Fe与稀硝酸、稀硫酸反应均有气泡产生,说明Fe与两种酸均发生置换反应B.足量的Fe在Cl2中燃烧生成FeCl2和FeCl3C.先后将等物质的量的Fe2O3和Fe溶于同一稀盐酸时无气体放出D.与相同浓度的盐酸反应生成氢气的速率,纯铁比生铁的快,解析稀硝酸具有强氧化性,与Fe反应产生的气体为NO,A项错误;铁与Cl2反应的产物一定是FeCl3,B项错误;1molFe2O3溶解产生的Fe3+恰好将1molFe氧化,因而不能置换出H2,C项正确;生铁中铁、碳和盐酸构成原电池,能加快反应速率,所以生铁反应速率比纯铁快,D错误。,C,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点三,铁的重要化合物1.铁的氧化物,黑,红棕,黑,FeO+2H+=Fe2+H2O,Fe2O3+6H+=2Fe3+3H2O,Fe3O4+8H+=2Fe3+Fe2+4H2O,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点三,Fe2O3+6H+=2Fe3+3H2O,FeO+2H+=Fe2+H2O,Fe2O3+2I-+6H+=2Fe2+I2+3H2O,Fe3O4+2I-+8H+=3Fe2+I2+4H2O,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点三,2.铁的氢氧化物,Fe(OH)2,Fe(OH)3,白色固体,红褐色固体,Fe2+2OH-=Fe(OH)2,Fe3+3OH-=Fe(OH)3,Fe(OH)2+2H+=Fe2+2H2O,Fe(OH)3+3H+=Fe3+3H2O,Fe(OH)3+3H+=Fe3+3H2O,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点三,Fe(OH)2+2H+=Fe2+2H2O,2Fe(OH)3+2I-+6H+=2Fe2+I2+6H2O,白色,灰绿,红褐,4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点三,3.亚铁盐和铁盐(1)亚铁盐。含有Fe2+的溶液呈浅绿色,Fe2+既有氧化性,又有还原性,Fe2+与Zn、Cl2反应的离子方程式分别为:,。(2)铁盐。氧化性:含有Fe3+的溶液呈色,Fe3+具有氧化性,Fe3+与Fe、Cu反应的离子方程式分别为:,。特性:含有Fe3+的盐溶液遇到时变成血红色。FeCl3易水解:将其饱和溶液滴入沸水中制备胶体的化学方程式为FeCl3+3H2OFe(OH)3(胶体)+3HCl。,Zn+Fe2+=Zn2+Fe,Cl2+2Fe2+=2Cl-+2Fe3+,棕黄,2Fe3+Fe=3Fe2+,2Fe3+Cu=2Fe2+Cu2+,KSCN溶液,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点三,自主练习1.将下列物质与相应颜色、用途或性质用短线连接起来。Fe2O3a.红褐色A.具有较强的还原性Fe(OH)2b.红棕色B.易被氧化成灰绿色最终变成红褐色Fe(OH)3c.白色C.红色油漆、涂料Fe2+d.棕黄色D.受热分解成红棕色粉末Fe3+e.浅绿色E.具有较强的氧化性,答案bCcBaDeAdE,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点三,2.通过化合反应能制取FeCl2、FeCl3、Fe(OH)2、Fe(OH)3吗?能制取的用化学方程式表示。,提示FeCl2、FeCl3和Fe(OH)3均能通过化合反应制取,而Fe(OH)2不能通过化合反应制取。FeCl2:2FeCl3+Fe=3FeCl2;FeCl3:2Fe+3Cl22FeCl3、2FeCl2+Cl2=2FeCl3;Fe(OH)3:4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点三,3.铁屑溶于过量稀硫酸,过滤后向滤液中加入过量氨水,有白色沉淀生成,过滤,在空气中加热沉淀至质量不再发生变化为止,得到红棕色残渣。上述沉淀和残渣分别是()A.Fe(OH)3Fe2O3B.Fe(OH)2Fe2O3C.Fe(OH)2Fe(OH)3D.Fe(OH)2Fe3O4,解析铁与稀硫酸反应生成FeSO4,FeSO4与过量氨水反应生成白色沉淀Fe(OH)2,在空气中加热Fe(OH)2,铁元素被氧化为+3价,最后所得红棕色残渣为Fe2O3。,B,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点一,考点二,考点三,考向1氢氧化亚铁的制备例1(2019北京东城测试)某兴趣小组制备氢氧化亚铁沉淀:,(1)实验1中产生白色沉淀的离子方程式为。,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点一,考点二,考点三,(2)为了探究沉淀变灰绿色的原因,该小组同学展开如下探究:甲同学推测灰绿色物质为Fe(OH)2和Fe(OH)3的混合物。查阅资料后根据调色原理认为白色和红褐色的调和色不可能是灰绿色,并设计实验证实灰绿色物质中不含有Fe(OH)3,方案是。乙同学查阅文献:Fe(OH)2在大量存在的情况下形成Fe6(SO4)2(OH)4O3(一种氧基碱式复盐)。并设计对比实验证实该假设:向一支试管中加入,再往试管中加入,振荡,现象与实验1相同,结论是该假设不成立。,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点一,考点二,考点三,乙同学继续查阅文献:Fe(OH)2沉淀具有较强的吸附性,灰绿色可能是由Fe(OH)2表面吸附Fe2+引起的。推测所用的硫酸亚铁溶液的浓度应越小越好;氢氧化钠溶液浓度应越大越好;设计了如下实验方案:,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点一,考点二,考点三,该实验得出的结论是;能说明灰绿色是由Fe(OH)2表面吸附Fe2+引起的证据是。丙同学认为该实验方案不足以证明灰绿色是由Fe(OH)2表面吸附Fe2+引起的,还需补充的实验是,证明该假设成立。(3)丙同学探究温度对氢氧化亚铁制备实验的影响:取少量灰绿色沉淀,在水浴中加热,颜色由灰绿变白,且有絮状白色沉淀下沉,原因为。(4)根据以上实验探究,若尽可能制得白色Fe(OH)2沉淀,需要控制的实验条件是。,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点一,考点二,考点三,答案(1)Fe2+2OH-=Fe(OH)2(2)取一定量的灰绿色沉淀,加入盐酸溶解,再加入KSCN溶液,若溶液不变红色,则证明灰绿色物质中不含有Fe(OH)32mL0.1molL-1FeCl2溶液3滴0.1molL-1NaOH溶液在氢氧化钠溶液浓度一定的条件下,硫酸亚铁溶液的浓度越小,产生白色沉淀的现象越明显实验2中沉淀下沉后,大部分灰绿色沉淀变为白色(或实验3中沉淀下沉后,底部都为白色沉淀)向实验2(或实验3)的白色沉淀中继续加入过量的硫酸亚铁溶液,白色沉淀变成灰绿色,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点一,考点二,考点三,(3)Fe2+在加热时易发生水解生成Fe(OH)2,因此颜色变白,同时沉淀的量增加,导致出现絮状白色沉淀并下沉(4)隔绝氧气、硫酸亚铁溶液少量(或氢氧化钠溶液过量)、硫酸亚铁溶液浓度小(或氢氧化钠溶液浓度大)、将氢氧化钠溶液逐滴加入硫酸亚铁溶液中、微热等,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点一,考点二,考点三,解析(1)实验1中氢氧化钠与硫酸亚铁反应生成氢氧化亚铁白色沉淀,离子方程式为Fe2+2OH-=Fe(OH)2。(2)证实灰绿色物质中不含有Fe(OH)3,可将沉淀溶解,检验其中是否含有铁离子。用与实验1中的FeSO4溶液等浓度、等体积的氯化亚铁溶液与等浓度、等体积的氢氧化钠溶液反应,与实验1对比即可证实假设是否成立。由实验可知:在氢氧化钠溶液浓度一定的条件下,硫酸亚铁溶液的浓度越小,产生白色沉淀的现象越明显;实验2中沉淀下沉后,大部分灰绿色沉淀变为白色,实验3中沉淀下沉后,底部都为白色沉淀,说明灰绿色是由Fe(OH)2表面吸附Fe2+引起的;要证实该假设成立,需要向实验2(或实验3)的白色沉淀中继续加入过量的硫酸亚铁溶液,白色沉淀变成灰绿色即可证明假设成立。,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点一,考点二,考点三,(3)Fe2+在加热时易发生水解生成Fe(OH)2,因此颜色变白,同时沉淀的量增加,导致出现絮状白色沉淀并下沉。(4)在制备Fe(OH)2白色沉淀时要尽量隔绝空气,防止Fe(OH)2被氧化。同时根据上面的实验分析,硫酸亚铁溶液的量要少,氢氧化钠溶液的量要多,且加入NaOH溶液时要逐滴加入,反应溶液要微热。,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点一,考点二,考点三,归纳总结1.成功制备Fe(OH)2的关键Fe(OH)2具有很强的还原性,易被氧化为Fe(OH)3。在实验室中制备Fe(OH)2,并使Fe(OH)2长时间保持白色沉淀状态,成功的关键有以下两点:溶液中不含Fe3+和O2等氧化性物质;制备过程中,保证生成的Fe(OH)2在密闭的隔绝空气的体系中。,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点一,考点二,考点三,2.实验室中制备Fe(OH)2的常用方法方法一:有机层覆盖法将吸有NaOH溶液的胶头滴管插到液面以下,并在液面上覆盖一层苯或煤油(不能用CCl4),以防止空气与Fe(OH)2接触发生反应,如图1所示。方法二:还原性气体保护法用H2将装置内的空气排尽后,再将亚铁盐与NaOH溶液混合,这样可长时间观察到白色沉淀,如图2所示。,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点一,考点二,考点三,方法三:电解法用铁作阳极,电解NaCl(或NaOH)溶液,并在液面上覆盖苯(或煤油),如图3所示。,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点一,考点二,考点三,对点演练下列各图示中能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀的是(填序号)。,答案,解析,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点一,考点二,考点三,考向2Fe2+和Fe3+的转化与检验例2(2019湖北孝昌一中月考)要证明某溶液中不含Fe3+而可能含Fe2+,进行如下实验操作时,最佳顺序是()加足量氯水加足量KMnO4溶液加少量KSCN溶液A.B.C.D.,解析加入KSCN溶液不显红色证明无Fe3+,再加氯水,如有Fe2+则可被氧化为Fe3+,溶液显红色。KMnO4溶液也能氧化Fe2+,但因其本身呈紫色,不如Fe3+遇SCN-显红色易观察。,C,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点一,考点二,考点三,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点一,考点二,考点三,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点一,考点二,考点三,易错警示检验Fe2+和Fe3+的注意事项(1)检验Fe2+时不能先加氯水后加KSCN溶液,也不能将加KSCN后的混合溶液加入足量的新制氯水中(新制氯水可能氧化SCN-);(2)Fe3+、Fe2+、Cl-同时存在时不能用酸性KMnO4溶液检验Fe2+(Cl-能还原酸性KMnO4溶液,有干扰);(3)检验Fe3+的其他方法:Fe3+与过量的铁反应,溶液变为浅绿色。Fe3+与过量的铜反应,溶液变为蓝绿色。Fe3+与淀粉KI溶液反应,溶液变为蓝色。Fe3+与NaHCO3溶液反应,放出气体,产生红褐色沉淀。,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点一,考点二,考点三,对点演练(2019云南大理模拟)下列有关Fe2(SO4)3溶液的叙述正确的是()A.该溶液中,K+、Fe2+、C6H5OH、Br-可以大量共存B.配制该溶液时,需要向溶液中加入少量的硫酸和铁粉C.和Ba(OH)2溶液反应的离子方程式:D.1L0.1molL-1该溶液和足量的Zn充分反应,生成11.2gFe,D,解析Fe3+与苯酚发生反应,A项错误;Fe3+和铁粉能发生反应,B项错误;C项中离子方程式没有遵循物料守恒原则,C项错误;1L0.1molL-1的Fe2(SO4)3溶液中含0.2molFe3+,足量的Zn可将0.2molFe3+还原得到0.2molFe,其质量为11.2g,D项正确。,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点一,考点二,考点三,“铁三角”的转化及其应用“铁三角”中的转化关系,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点一,考点二,考点三,完成下列变化的离子方程式,体会Fe2+与Fe3+的转化条件。(1)将H2S气体通入FeCl3溶液中产生淡黄色沉淀:。(2)将FeCl3溶液滴入淀粉KI溶液,溶液变蓝:。(3)用FeCl3溶液腐蚀废旧线路板上的铜箔:。(4)将H2O2滴入到酸性FeCl2溶液中:。(5)将FeCl2溶液滴入到HNO3溶液中,有无色气体放出:。,H2S+2Fe3+=S+2Fe2+2H+2I-+2Fe3+=I2+2Fe2+Cu+2Fe3+=Cu2+2Fe2+2Fe2+H2O2+2H+=2Fe3+2H2O,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点一,考点二,考点三,自主练习1.从盐类水解角度分析,怎样用固体药品配制并保存FeCl2溶液和FeCl3溶液。,提示先将固体溶于适量的稀盐酸中,冷却后,再加蒸馏水稀释至指定浓度;配制的FeCl2溶液中还需加铁钉或铁屑。,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点一,考点二,考点三,2.下列物质能用化合反应直接制得的是()FeCl2FeCl3Fe(OH)2Fe(OH)3Cu2SA.B.C.D.,A,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点一,考点二,考点三,3.(2019四川绵阳模拟)Fe2+、Fe3+、Zn2+较完全地形成氢氧化物沉淀的pH分别为6.7、3.7、4.6。某硫酸锌酸性溶液中含有少量Fe2+、Fe3+杂质离子,为除去该溶液中的这些杂质离子,应加入的试剂是()A.NaOH溶液B.氨水C.KMnO4、ZnCO3D.H2O2、ZnO,D,解析由于沉淀Fe2+所需pH比Zn2+大,故应首先将Fe2+氧化为Fe3+,然后调节溶液的pH使Fe3+沉淀完全而Zn2+没有沉淀。氧化剂H2O2可将Fe2+氧化为Fe3+,ZnO能消耗溶液中的H+且不引入新的杂质离子,故D项符合要求。,考点一,考点二,考点三,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考向“铁三角”的转化关系及应用例(2019甘肃兰州模拟)某同学在实验室进行铁盐与亚铁盐相互转化的实验:实验:将Fe3+转化为Fe2+(如图)(1)Fe3+与Cu粉发生反应的离子方程式为。,考点一,考点二,考点三,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,(2)探究白色沉淀产生的原因,请填写实验方案:查阅资料:.SCN-的化学性质与I-相似.2Cu2+4I-=2CuI+I2,Cu2+与SCN-反应的离子方程式为。,考点一,考点二,考点三,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,实验:将Fe2+转化为Fe3+,探究出现上述现象的原因:查阅资料:Fe2+NOFe(NO)2+(棕色)(3)用离子方程式解释NO产生的原因。,考点一,考点二,考点三,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,(4)从化学反应速率与限度的角度对体系中存在的反应进行分析:反应:Fe2+与HNO3反应;反应:Fe2+与NO反应依据实验现象,甲认为反应的速率比反应(填“快”或“慢”)。乙认为反应是一个不可逆反应,并通过实验证明其猜测正确,乙设计的实验方案是。请用化学平衡移动原理解释溶液由棕色变为黄色的原因:。,考点一,考点二,考点三,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,答案(1)2Fe3+Cu=2Fe2+Cu2+(2)0.14mL0.2molL-1FeSO4溶液,向其中滴加3滴0.1molL-1KSCN溶液2Cu2+4SCN-=2CuSCN+(SCN)2,(4)慢取反应后的黄色溶液于试管中,向其中加入几滴K3Fe(CN)6溶液,溶液无明显变化,说明反应是不可逆反应Fe2+被硝酸氧化为Fe3+,导致溶液中Fe2+浓度降低,导致平衡Fe2+NOFe(NO)2+逆向移动,最终Fe(NO)2+完全转化为Fe3+,溶液由棕色变为黄色,考点一,考点二,考点三,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点一,考点二,考点三,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点一,考点二,考点三,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,归纳总结“铁三角”的重要应用(1)除杂。,考点一,考点二,考点三,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点一,考点二,考点三,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点一,考点二,考点三,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,对点演练甲、乙两种单质与A、B、C、D、E、F六种化合物之间可以按下面框图所示进行反应,已知:C为红褐色沉淀,E为白色沉淀,F焰色反应为黄色。(1)写出甲、乙、B、E化学式:甲:乙:B:E:。(2)写出反应的化学方程式:。,考点一,考点二,考点三,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,答案(1)FeCl2FeCl3Fe(OH)2(2)2Fe+3Cl22FeCl3FeCl3+3NaOH=Fe(OH)3+3NaCl4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3解析C为红褐色沉淀,应为Fe(OH)3;E为白色沉淀,应为Fe(OH)2;F焰色反应为黄色,含有钠元素,结合转化关系可知F为NaOH;B含有Fe3+,D含有Fe2+,甲、乙为单质,由转化关系可知甲为Fe,乙为Cl2,则B为FeCl3,D为FeCl2,A应为HCl。(1)由以上分析可知甲为Fe,乙为Cl2,B为FeCl3,E为Fe(OH)2。(2)反应的化学方程式为2